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1、w山东交通学院海运学院山东交通学院海运学院基于 AIS 的船舶监控系统专 业 航 海 技 术 届 别 学 号 姓 名 指导教师 w摘 要船舶自动识别系统（AIS）是一种综合了卫星定位、陀螺罗经、计程仪等导航设备的信息，通过VHF数据链向外播发与接收相应信息，并在雷达或电子海图等显示设备上显示周边船舶位置及航行动态信息的新型导航通信系统。通过AIS获取到所需船舶的动态及静态信息，就可以对船舶进行全方位、实时的监控。船舶实时监控系统是利用自动识别系统(AIS)、电子海图系统、数据库技术对所有装有AIS设备的船舶进行监控。监控中心通过串口接收AIS接收机传来的AIS数据电文，解析后一边送到AIS船舶
2、数据库存储，一边直接送到电子海图平台上进行实时显示，用户在电子海图平台上通过读取AIS船舶数据库来获得所需船舶信息。本文系统分析了当前 AIS 发展状况，介绍了 AIS 的组成、网络体系结构、与 AIS信息处理相关的接口协议，提出系统的总体设计方案并对系统的功能进行划分，然后以 Visual C+60 为开发工具，对 AIS 信息电文进行解析处理，并把解析后的数据存储到 SQL Server 数据库中。系统通过测试基本能达到设计的要求。关键字：船舶自动识别系统，实时监控，电子海图，SQL Server 数据库wAbstractAutomatic Identification System(AI
3、S)is a system which consists of satellite position，pegtop compass，log etc，it can transfer and receive information through VHF data link，and display nearby watercrafts position and navigational dynamic information on radar or electric chartThrough the AIS system we can acquire the ships dynamic and s
4、tatic information and can monitor the ship omni-directionally and real-timely.The vessel realtime tracking system employs the Automatic Identification System(AIS)，Electronic Chart Display and Information System(ECDIS)and database technology to control and monitor all vessels equipped with AISThe dat
5、a message received by the Monitoring Center through the serial interface will be resolved and then be sent to the AIS vessel database for storageMeanwhile it will be sent to the ECDIS platform for real-time display from which users could obtain the information about vessels when reading the charts.I
6、n this paper the current AIS development is illuminated systematically, introduced the composition of the AIS，the architecture of network system，and the agreement related to the interface information of the AIS，based on which the overall design project of the system has been proposed and the functio
7、ns of the system has also been categorizedUsing Visual C+60 as the developing tool，we have resolved the AIS information message，also including how to store parsed data to SQL Server database. The system has passed the performance test and we have demonstrated that the system design is rational and m
8、eets the design requirements.Key words: Automatic Identification System, Real-time monitoring, Electronic chart, SQL Server database w目 录前言11 船载 AIS 的结构与功能31.1 AIS 的构成31.1.1 数据的采集部分31.1.2 信号处理与系统控制器41.1.3 信息显示器41.1.4 VHF收发机部分 41.2 AIS的功能特点 41.3 AIS的网络体系结构 51.3.1 物理层51.3.2 数据链路层61.3.3 网络层61.3.4 传输层62
9、 船载AIS原理72.1 船载AIS的工作原理 72.1.1 TDMA数据链同步72.1.2 AIS时隙接入协议 82.2 自组织通信原理93 AIS接口协议113.1 IEC 61162协议 113.1.1 电气规范113.1.2 语句格式及符号123.2 ITU-R M.1371-1协议134 系统总体设计 144.1 系统功能144.2 系统框架154.3 系统数据164.3.1 数据流程164.3.2 数据存储175 电子海图显示 175.1 电子海图概述175.2 海图信息显示18w5.3 图像缩放196 系统实现及校验 206.1 串口通信206.2 相关电文解析216.2.1 I
10、TU-R M.1371-1电文解析216.3 信息显示236.4 系统组成246.5 运行结果25w前 言近年来，世界范围内的航运市场在飞速发展，港口船舶密度越来越大。尽管现在的航海技术有了长足的进步，但是海上船舶碰撞事故还是经常发生，给海上人命安全及海洋环境造成极在的威胁。产生这种现象的原因主要是由于用于船舶管理及避碰的各种助航仪器设备不能充分满足海上监控及通信的需要。当前航海上用于船舶监控的主要设备是雷达，船舶间为了航行安全而进行通信使用的设备主要是甚高频(VHF)无线电话。雷达设备是根据屏幕上的物标回波来识别目标的，这并不能直接反映目标的大小，在正常情况下，靠雷达回波也不能可靠地估计出目
11、标的航向航速等一些对船舶航行十分重要的参数，特别是当船舶改向机动时，雷达回波会有一定的延时，即便是雷达自动标绘仪也是这样的。此外，目前船舶间通信依靠VHF无线电话，但由于没有有效的手段及时取得对方的标识信息，通信时只能靠通报自己或对方的船位来相互识别，这在船舶密度大的水域或是在船舶处于紧迫局面时是很难实现的1。国际海事组织(International Maritime Organization，IMO)和各国主管部门通过制定和实施避碰规则，规定强制配备必要的助航设备，建立 VTS、船舶报告制度等措施来管理船舶的安全航行，但船舶的碰撞事故还是屡屡发生。为了进一步提高船舶安全航行的性能，有关机构和
12、厂商对助航设备进行着不断的研究和开发。船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)就是在当今通信技术和计算机技术飞速发展的背景下应运而生的。AIS实际上是一移动通信系统，它在海上VHF频段采用SOTDMA方式播发船舶的静态数据和动态数据，同时接收其它船舶发出的信息并显示。这将有助于船舶的识别和信息交换，从而提高船舶航行安全和效率。AIS的目的是让所有船舶都安装有自动应答和识别装置，装有这种装置的船舶就可以互相“看得见”。船舶之间“看得见”，意味着不须人为介入便能够连续交换重要的航行数据，包括当前航行状态和其它动态信息。这对航海的安全、海上交通的控制和海事环境的监视是非常有益的。AIS系统的出现对传统的船舶监控带来新的理念，使海上船舶管理发生很大变化，各方通过AIS将获取到所需船舶的动态及静态信息，可以对船舶进行远程、实时的监控。AIS是依靠岸基的VHF岸台和移动的船舶安装无线应答器系统来工作的。基于一个可由控制站操作员调整的时间表，基站对所有的船在70信道上发出一个电信号。这个信号可以是广域的，也可以是局域的。只有安装了AIS系统的船对呼叫产生应答(不是已经登录到系统的船)。基站在船的移动中自动获得信息。AIS电脑将决定在工作信道上进入船舶的系
